JP3507977B2 - 縦型ウエハボート - Google Patents

縦型ウエハボート

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハを熱
処理炉で熱処理する際に、多数の半導体ウエハを支持す
る縦型ウエハボートに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の縦型ウエハボートは、図2に示す
ように円環状の2枚の端板、即ち、天板1と底板2との
間の後部半円外周側に左右対称に2本ずつ計4本のウエ
ハ支持棒3a,3b,3c,3dを配して、このウエハ
支持棒3a,3b,3c,3dを天板1と底板2とによ
り挾んで固定して成るもので、各ウエハ支持棒3a,3
b,3c,3dには夫々一定間隔に半導体ウエハの外周
部を挿入するウエハ支持溝4が多数設けられている。
【0003】ところで、最近の半導体製造装置であるL
P(Low Pressure)−CVD装置においては、かなりロ
ーディング速度が速く、上記構成の縦型ウエハボート5
のように天板1が円環状のものでは、天板1にクラック
が発生する場合があった。これは天板1に内部熱応力が
蓄積され、熱膨張あるいは熱収縮に伴って比較的短期間
に生じるものであった。
【0004】このような問題を解決するために、図3に
示すように円環状の天板1の周方向の1ケ所を分断して
開口6を設けること(関連する先行技術文献として、例
えば特公平6−105693号公報がある)が行われた
が、左側の2本のウエハ支持棒3a,3b同士の間及び
右側の2本のウエハ支持棒3c,3d同士の間で、天板
1に微細なクラックが生じた。
【0005】そこで本発明者らは、このように天板1に
微細なクラックが生じる原因を解明すべく研究を行った
ところ、図3に示すような縦型ウエハボート5において
は、左側の2本のウエハ支持棒3a,3b同士の間隔及
び右側の2本のウエハ支持棒3c,3d同士の間隔が、
隣り合う左側のウエハ支持棒3bと右側のウエハ支持棒
3cとの間隔より短く、また4本のウエハ支持棒3a,
3b,3c,3dは同一長さにすべく成形,加工される
が、実際には完全に同一とすることは生産性の観点から
困難であり、多少の誤差が生ずるのは避けられず、この
ような事情によりウエハ支持棒3aと3bもしくはウエ
ハ支持棒3cと3dの膨張長さに相違が生じ、この膨張
長さの相違のままローディングが繰り返すうちに、開口
6を設けた天板1といえども内部応力が蓄積され、その
結果、ウエハ支持棒3a,3b同士の間及びウエハ支持
棒3c,3d同士の間で天板1に微細なクラックが生ず
ることが解明された。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記解明点
に着目して、各ウエハ支持棒の膨張長さに相違があって
も夫々のウエハ支持棒の膨張長さを吸収し、天板,底板
に生じる応力を緩和し、天板,底板の左右両側の夫々2
本のウエハ支持棒同士の間に生じるクラックを低減でき
るようにした縦型ウエハボートを提供しようとするもの
である。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の縦型ウエハボートは、該ウエハボートの後部
半円外周側に左右対称に2本ずつ配された4本のウエハ
支持棒の両端を挾み固定した円環状端板の少くとも一方
の円環状端板に、左右各2本のウエハ支持棒間の位置
で、内周面に達しないスリットが設けられていることを
特徴とするものである。
【0008】上記本発明の縦型ウエハボートにおいて、
スリットは、円環状端板の外周から中心に向い、その長
さが円環状端板の幅の1/4〜3/4に形成されている
ことが好ましい。その理由は、1/4未満では、円環状
端板の剛性が低下せず、ウエハ支持棒の膨張長さに相違
があった場合、ウエハ支持棒の膨張長さを吸収できず、
円環状端板に生じる応力を緩和できず、3/4を超える
と、円環状端板の剛性が低下しすぎ、ウエハ支持棒の膨
張長さに相違があった場合、円環状端板が撓み、変形が
生じるからである。1/4〜3/4の範囲内にあること
によって、円環状端板の剛性が良好に低下し、ウエハ支
持棒の膨張長さに相違があってもその膨張長さを良好に
吸収し、円環状端板に生じる応力を緩和できる。
【0009】上記本発明の縦型ウエハボートにおいて、
円環状端板の厚さは、3〜6mmであることが好ましい。
その理由は、3mm未満では、円環状端板に生じる応力を
緩和できるが、剛性が低下し過ぎる為円環状端板の変形
が大きくなり、各ウエハ支持棒の支持に支障を来たし、
6mmを超えると、剛性が高くなり過ぎ、各ウエハ支持棒
の膨張長さに相違があった場合、各ウエハ支持棒の膨張
長さを吸収できず、円環状端板に生じる応力を緩和でき
ないからである。3mm〜6mmの範囲内にあることによっ
て、剛性が適度に低下し、ウエハ支持棒の膨張長さに相
違があった場合、各ウエハ支持棒の膨張長さを吸収でき
て、円環状端板に生じる応力を緩和できる。
【0010】上記の各縦型ウエハボートは、8インチ以
上の大口径半導体ウエハを多数枚載置するために、上記
円環状端板の外径が220mm以上であり、かつウエハ支
持棒の長さが850〜1200mmである場合が、極めて
有用性を発揮するので好ましい。
【0011】上記本発明の縦型ウエハボートにおいて、
該ウエハボートを構成する基材は、主として反応焼結炭
化珪素(Si−SiC)であることが好ましい。その理
由は、反応焼結炭化珪素(Si−SiC)は熱伝導率が
高いため、ウエハボートの高温炉入れ時に受ける熱衝撃
及び熱変形が小さいからである。
【0012】
【発明の実施の形態】本発明の縦型ウエハボートの実施
形態を図1によって説明すると、1は円環状の天板、2
は円環状の底板で、両者とも同じ内径,外径を有する。
この天板1と底板2との間で後部半円外周側に、左右対
称に2本ずつ計4本のウエハ支持棒3a,3b,3c,
3dが配され、このウエハ支持棒3a,3b,3c,3
dの上下両端が天板1の下面と底板2の上面に固定され
ている。ウエハ支持棒3a,3b,3c,3dには夫々
一定間隔に一点鎖線に示す半導体ウエハWの外周部を挿
入するウエハ支持溝4が多数設けられている。然してこ
の縦型ウエハボート5における天板1,底板2には、左
右各2本のウエハ支持棒3a,3b間の位置及びウエハ
支持棒3c,3d間の位置で、内周面に達しないスリッ
ト10が設けられている。このスリット10は、円環状
の天板1,円環状の底板2の外周から中心に向い、その
長さが円環状の天板1,天板2の幅の1/4〜3/4に
形成されている。前記円環状の天板1,底板2の直径は
220mm以上で、厚さは3〜6mmであり、またウエハ支
持棒の長さは850mm〜1200mmである。そして縦型
ウエハボート5を構成する基材,即ち天板1,底板2,
ウエハ支持棒3a,3b,3c,3dは、反応焼結炭化
珪素(Si含浸SiC)より成る。
【0013】上記のように構成された実施形態の縦型ウ
エハボート5は、天板1,底板2の左右各2本のウエハ
支持棒3a,3b間の位置及びウエハ支持棒3c,3d
間の位置で、外周から中心に向ってスリット10が設け
られているので、天板1,底板2の剛性が低下し、半導
体ウエハWの外周部をウエハ支持棒3a,3b,3c,
3dの各ウエハ支持溝4に挿入支持した上熱処理炉に入
れて半導体ウエハWを熱処理した際、各ウエハ支持棒3
a,3b,3c,3dが夫々膨張し、その膨張長さに相
違が生じても、各ウエハ支持棒3a,3b,3c,3d
の膨張長さが吸収され、天板1,底板2に生じる応力が
緩和され、天板1,底板2にクラックが生じることがな
い。特にスリット10の長さが、円環状の天板1,底板
2の幅の1/4〜3/4に形成され、円環状の天板1,
底板2の厚さが3〜6mmの場合は、天板1,底板2の剛
性が適度に低下し、各ウエハ支持棒3a,3b,3c,
3dの膨張長さが良好に吸収され、天板1,底板2に生
じる応力が大幅に緩和され、天板1,底板2には決して
クラックが生じることがない。また、縦型ウエハボート
5を構成する天板1,底板2,ウエハ支持棒3a,3
b,3c,3dが、反応焼結炭化珪素(Si含浸Si
C)より成る場合は、熱伝導率が高いので、半導体ウエ
ハWをウエハ支持棒3a,3b,3c,3dのウエハ支
持溝4に挿入支持して熱処理炉へ入れた際に受ける熱衝
撃及び熱変形が小さく、耐久性に優れる。
【0014】
【実施例】3点曲げ強度が270〜300MPa で、外径
14mm,長さ900mmのSi−SiCから成る4本のウ
エハ支持棒を、その長さ寸法の誤差範囲を±0.15mm
の範囲内で製造したところ、4本のウエハ支持棒のう
ち、最大長さのものと最小長さのものの差は、0.2mm
であった。これらウエハ支持棒を、これと同材質からな
る実施例1〜5,比較例1〜4及び従来例の円環状の天
板及び底板に接着して、縦型ウエハボートを製作した。
これら縦型ウエハボートにおける実施例1〜5,比較例
1〜4及び従来例の円環状の天板及び底板の各寸法を下
記の表1に示す。
【0015】
【表1】
【0016】上記実施例1〜5,比較例1〜4及び従来
例の各縦型ウエハボートにおけるウエハ支持棒のウエハ
支持溝(溝深さ:6.5mm)に8インチの半導体ウエハ
を120枚挿入支持し、同一炉内において下記の急熱急
冷の熱サイクルを繰り返し行った。 急熱急冷の熱サイクル 炉入出速度 : 400mm/min 炉内温度 : 1200℃ 炉内キープ時間: 1時間
【0017】上記の結果、比較例1の縦型ウエハボート
では、外周から中心部に向うスリットの長さが、円環状
端板の幅の1/4に満たないため、円環状端板(天板,
底板)の剛性を十分に低下させることができず、33回
の熱サイクルで天板とウエハ支持棒の接合部近傍に欠け
が生じた。比較例2の縦型ウエハボートでは、上記スリ
ット長さが円環状端板の幅の3/4を超えたものである
ため、円環状端板の剛性が低下し過ぎ、7回の熱サイク
ルでスリット先端に亀裂の伸展が確認された。比較例3
の縦型ウエハボートでは、円環状端板の厚さが3mm未満
であるため、円環状端板の剛性が低くすぎ、2回の熱サ
イクルで天板に割れが発生した。比較例4の縦型ウエハ
ボートでは、円環状端板の厚さが6mmを超えているた
め、円環状端板の剛性が高くなりすぎ、21回の熱サイ
クルでウエハ支持棒の支持溝に微細なクラックが確認さ
れた。従来例の縦型ウエハボートでは、円環状端板に設
けたスリットが図3に示すように外周側から内側開口部
に達する1つのスリットであるため、緩和しきれなかっ
た応力が支持棒を支点に集中し、74回の熱サイクルで
天板における図3中左側の2本のウエハ支持棒間及び右
側の2本のウエハ支持棒間に、微細なクラックが生じて
しまった。
【0018】以上の比較例1〜4及び従来例に対し、実
施例1〜5の縦型ウエハボートでは、いずれにおいても
100回の熱サイクルで何ら問題が生じることがなかっ
た。即ち、実施例1〜5の縦型ウエハボートでは、円環
状端板の剛性が良好に低下し、ウエハ支持棒の膨張長さ
に相違があってもその膨張長さが良好に吸収されて、円
環状端板に生じる応力が緩和され、残留する応力は微小
となって、天板,底板の左右両側の夫々2本のウエハ支
持棒同士の間にクラックが発生しなかった。
【0019】
【発明の効果】以上の説明で判るように本発明の縦型ウ
エハボートは、半導体ウエハの熱処理時、各ウエハ支持
棒の膨張長さに相違があっても、夫々のウエハ支持棒の
膨張長さを確実に吸収でき、天板,底板に生じる応力を
緩和でき、天板,底板の左右両側の夫々2本のウエハ支
持棒同士の間にクラックが生じることがなく、耐熱性に
優れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の縦型ウエハボートの実施形態を示す斜
視図である。
【図2】従来の縦型ウエハボートの一例を示す斜視図で
ある。
【図3】従来の縦型ウエハボートの他の例を示す斜視図
である。
【符号の説明】
1 天板 2 底板 3a〜3d ウエハ支持棒 4 ウエハ支持溝 5 縦型ウエハボート 10 スリット
フロントページの続き (72)発明者 武田 修一 山形県西置賜郡小国町大字小国町378番 地 東芝セラミックス株式会社 小国製 造所内 (72)発明者 辛 平 神奈川県秦野市曽屋30番地 東芝セラミ ックス株式会社 開発研究所内 (72)発明者 宮崎 伸治 三重県四日市市山之一色町800番地 株 式会社東芝四日市工場内 (72)発明者 石井 賢 三重県四日市市山之一色町800番地 株 式会社東芝四日市工場内 (56)参考文献 特開 平9−293685(JP,A) 特開 昭63−217622(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/205 H01L 21/22 H01L 21/31 H01L 21/324 H01L 21/68

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 縦型ウエハボートの後部半円外周側に左
    右対称に2本ずつ配された4本のウエハ支持棒の両端を
    挾み固定した円環状端板の少くとも一方の円環状端板
    に、左右各2本のウエハ支持棒間の位置で、内周面に達
    しないスリットが設けられていることを特徴とする縦型
    ウエハボート。
  2. 【請求項2】 スリットが円環状端板の外周から中心に
    向い、その長さが円環状端板の幅の1/4〜3/4に形
    成されていることを特徴とする請求項1記載の縦型ウエ
    ハボート。
  3. 【請求項3】 円環状端板の厚さが、3〜6mmであるこ
    とを特徴とする請求項1又は2記載の縦型ウエハボー
    ト。
  4. 【請求項4】 円環状端板の外径が220mm以上であ
    り、かつウエハ支持棒の長さが850mm〜1200mmで
    あることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の
    縦型ウエハボート。
  5. 【請求項5】 ウエハボートを構成する基材が、主とし
    て反応焼結炭化珪素であることを特徴とする請求項1〜
    4のいずれかに記載の縦型ウエハボート。
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